Question

17．高铁酸钾（K₂FeO₄）是一种集强氧化性、吸附、絮凝于一体的新型多功能水处理剂，生产工艺如下：
已知：
①温度较低时：2KOH+Cl₂=KCl+KClO+H₂O
②温度较高时：6KOH+3Cl₂=5KCl+KClO₃+3H₂O
③Fe（NO₃）₃+KClO+KOH→K₂FeO₄+KNO₃+KCl+H₂O（未配平）
（1）该生产应在温度较低的情况下进行（填“较高”或“较低”）；
（2）请配平反应③：
2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O
（3）K₂FeO₄具有强氧化性的原因为Fe元素化合价为+6价，价态高，易得电子；
（4）在“反应液I”中加KOH固体的目的是AB；
A．为下一步反应提供反应物
B．与“反应液I”中过量的Cl₂继续反应，生成更多的KClO
C．KOH同体溶解时会放出较多的热量，有利于提高反应速率
D．使副产物KClO₃转化为KClO
（5）从“反应液Ⅱ”中分离出K₂FeO₄晶体后，可以得到的副产品有KNO₃、KCl（写化学式）．

Answer 1

分析 足量Cl₂通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯气完全反应，且将溶液转化为碱性溶液，只有碱性条件下次氯酸根离子才能和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，除去KCl得到碱性的KClO浓溶液，向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，发生反应2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，纯化得到湿产品，将湿产品洗涤、干燥得到晶体K₂FeO₄，
（1）由工艺流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，由信息②可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃；
（2）根据化合价升降法配平化学方程式；
（3）K₂FeO₄中铁元素化合价为+6价，价态高，+6价的Fe元素易得电子表现出强氧化性；
（4）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子；
（5）由工艺流程及题中信息③可知，从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品KNO₃、KCl．

解答 解：足量Cl₂通入和KOH溶液中，温度低时发生反应Cl₂+2OH^-=Cl^-+ClO^-+H₂O，向溶液I中加入KOH，使氯气完全反应，且将溶液转化为碱性溶液，只有碱性条件下次氯酸根离子才能和铁离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，除去KCl得到碱性的KClO浓溶液，向碱性的KClO浓溶液中加入90%的Fe（NO₃）₃溶液，发生反应2Fe³⁺+3ClO^-+10OH^-=2FeO₄^2-+3Cl^-+5H₂O，得到溶液II，纯化得到湿产品，将湿产品洗涤、干燥得到晶体K₂FeO₄，
（1）由工艺流程及③可知，利用Fe（NO₃）₃与KClO制备K₂FeO₄，由信息②可知温度较高KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO₃．由信息①可知，在低温下KOH与Cl₂ 反应生成的是KClO．故选择低温较低，
故答案为：较低；
（2）反应③中铁元素从+3价升到+6价，氯元素从+1价降到-1价，根据化合价升降法及元素守恒可知反应方程式为：2Fe（NO₃）₃+3KClO+10KOH→2K₂FeO₄+6KNO₃+3KCl+5H₂O，
故答案为：2、3、10、2、6、3、5；
（3）K₂FeO₄中Fe元素化合价为+6价，价态高，易得电子，所以表现强氧化性，
故答案为：Fe元素化合价为+6价，价态高，易得电子；
（4）KOH和氯气反应生成KClO，除去未反应的氯气，且只有碱性条件下，铁离子才能和次氯酸根离子发生氧化还原反应生成高铁酸根离子，所以加入KOH的目的是除去氯气且使溶液为后一步反应提供碱性，
故选AB；
（5）由工艺流程及题中信息③可知，从“反应液II”中分离出K₂FeO₄后，会有副产品KNO₃、KCl，故答案为：KNO₃、KCl．

点评 本题考查学生阅读题目获取信息的能力、对工艺流程的理解与条件的控制、对物质的量浓度理解等，难度中等，需要学生具有扎实的基础知识与灵活运用知识解决问题的能力，注意基础知识的掌握．